阅读说明：本技术 一种利用高盐废水精制盐的工艺及系统 (Process and system for refining salt by using high-salinity wastewater ) 是由 张刚 贾启 庞学雷 杨希清 周兆凯 于 2020-12-21 设计创作，主要内容包括：本发明属于废水处理技术领域,具体涉及一种利用高盐废水精制盐的工艺及系统。该工艺包括如下步骤：对高盐废水进行预处理,将预处理后的废水通过MVR机械式蒸汽再压缩技术进行预浓缩,预浓缩后再通过ED离子膜浓缩,之后进入双级纳滤系统完成氯化钠和硫酸钠的分离,再通过冷却结晶分别制得氯化钠和硫酸钠。该系统包括依次连接的软化澄清池、臭氧生物碳滤池、脱碳塔、MVR蒸发器、ED浓缩装置、双级纳滤设备,双级纳滤设备连有氯化钠结晶器和硫酸钠结晶器。本发明在降低生产能耗的基础上,极大提高了产品盐的回收率和纯度,实现了高盐废水的资源化利用。(The invention belongs to the technical field of wastewater treatment, and particularly relates to a process and a system for refining salt by using high-salinity wastewater. The process comprises the following steps: the method comprises the steps of pretreating high-salinity wastewater, pre-concentrating the pretreated wastewater by an MVR mechanical vapor recompression technology, concentrating the wastewater by an ED ion membrane after pre-concentration, separating sodium chloride and sodium sulfate by a two-stage nanofiltration system, and respectively preparing the sodium chloride and the sodium sulfate by cooling crystallization. The system comprises a softening clarification tank, an ozone biochar filter tank, a decarbonization tower, an MVR evaporator, an ED concentration device and two-stage nanofiltration equipment which are sequentially connected, wherein the two-stage nanofiltration equipment is connected with a sodium chloride crystallizer and a sodium sulfate crystallizer. On the basis of reducing production energy consumption, the method greatly improves the recovery rate and purity of the product salt, and realizes resource utilization of high-salinity wastewater.)

一种利用高盐废水精制盐的工艺及系统

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种利用高盐废水精制盐的工艺及系统。

背景技术

高含盐废水是指总含盐质量分数大于1％的废水，其主要来源于造纸、印染、化工及石油天然气的采集加工等工业生产过程，产生途径广泛，水量也逐年增加。高含盐废水的有机物根据生产过程不同，所含的有机物种类及化学性质差异较大，但所含盐类物质多为Cl^-、SO₄ ^2-、Na⁺、Ca²⁺等盐类物质，去除高含盐废水中的有机污染物降低其对环境造成的影响至关重要。

目前常用于处理高盐废水的技术有焚烧法、电渗析法、膜分离法、生物处理法和蒸发浓缩-冷却结晶处理法。焚烧法耗能高、处理效果有限，运行成本高；电渗析法以及膜分离法工艺复杂，设备昂贵，容易出现结垢现象，轻则降低膜和蒸发的产水效率，重则堵塞膜、管路或装置，维护成本高；生物处理法则因为生物菌种培养周期大，易受破坏，同样导致维护成本较高；传统的蒸发浓缩-冷却结晶处理法所得到的产品纯度不高，产率相对较低，所需时间长。

发明内容

针对现有的处理高盐废水技术中存在的能耗高、易结垢、盐产率和纯度相对较低的问题，本发明提供了一种利用高盐废水精制盐的工艺，在降低生产能耗的基础上，极大提高了产品盐的回收率和纯度。

本发明提供的利用高盐废水精制盐的工艺，包括如下步骤：对高盐废水进行预处理，将预处理后的废水通过MVR机械式蒸汽再压缩技术进行预浓缩，预浓缩后再通过ED离子膜浓缩，之后进入双级纳滤系统完成氯化钠和硫酸钠的分离，再通过冷却结晶分别制得氯化钠和硫酸钠。

进一步的，所述预处理步骤为：对高盐废水依次进行软化澄清、臭氧催化氧化、生物降解和吸附、活性炭吸附和脱碳处理，以去除废水中的的悬浮物和胶体等杂质以及Mg²⁺和Ca²⁺等离子，降低废水的硬度和碱度，提高废水的可生化性，防止后续浓缩时结垢，满足后续浓缩的进水要求。

进一步的，采用的软化澄清试剂包括：氧化钙和偏铝酸钠，其重量比为1:1。废水中的Mg²⁺、Ca²⁺可与Cl^-产生化学反应，生成的Ca₄Al₂Cl₂(OH)₁₂为一种层状沉淀物，可过滤去除，而氧化钙和偏铝酸钠重量比为1∶1时，Mg²⁺和Ca²⁺的去除率最高。

进一步的，软化澄清的pH为8-9.5，软化澄清的温度为20-40℃，软化澄清的时间为0.5-1.5h。在一定的碱性条件下可以使废水中的Mg²⁺、Ca²⁺与Cl^-的化学反应进行更充分，限定的温度和时间是在能耗尽量低的基础上使反应更充分的最佳温度和时间。

进一步的，所述预浓缩的温度为500-550℃，压力为9.5-10.5MPa。

进一步的，所述双级纳滤系统采用的纳滤膜为一价离子选择膜ACS-CIMS。

进一步的，所述氯化钠的结晶温度为10-18℃，结晶时间为1.2-2.0h；硫酸钠的结晶温度为14-22℃，结晶时间为1.5-2.2h。

上述利用高盐废水精制盐的工艺所用的系统，包括依次连接的软化澄清池、臭氧生物碳滤池、脱碳塔、MVR蒸发器、ED浓缩装置、双级纳滤设备，双级纳滤设备连有氯化钠结晶器和硫酸钠结晶器。

本发明的有益效果：

本发明提供的利用高盐废水精制盐的工艺，采用MVR机械式蒸汽再压缩技术防止浓缩过程中结垢而产生堵塞，并且其可利用二次蒸汽进行加热，降低了外界能耗，结合ED离子膜浓缩使浓缩工序在能耗最低的基础上进行的更精准更充分；采用双级纳滤系统使分盐的纯度更高，并且双级之间的压降造成它们之间的加压泵基本不做功，因此分盐比能耗也达到最低，双级纳滤系统比单级纳滤系统更加节能。本发明通过设置合理的预处理、浓缩、分盐以及结晶步骤，选定最优的工艺参数，在降低生产能耗的基础上，极大提高了产品盐的回收率和纯度，且其纯度能够达到工业用盐的标准，实现了高盐废水的资源化利用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的利用高盐废水精制盐的系统的结构示意图。

图中，1-软化澄清池，2-臭氧生物碳滤池，3-脱碳塔，4-MVR蒸发器，5-ED浓缩装置，6-双级纳滤设备，7-氯化钠结晶器，8-硫酸钠结晶器。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例提供一种利用高盐废水精制盐的工艺，如图1所示，该工艺采用的系统包括依次连接的软化澄清池1、臭氧生物碳滤池2、脱碳塔3、MVR蒸发器4、ED浓缩装置5、双级纳滤设备6，双级纳滤设备6连有氯化钠结晶器7和硫酸钠结晶器8。

该工艺具体包括如下步骤：

(1)预处理：高盐废水先进入软化澄清池1进行软化澄清，软化澄清的pH值控制在8，采用的软化澄清试剂为重量比1:1的氧化钙和偏铝酸钠，废水软化澄清后再进入臭氧生物碳滤池2进行臭氧催化氧化、生物降解和吸附、活性炭吸附，之后再进入脱碳塔3进行脱碳处理。

(2)浓缩：经过预处理后的废水首先进入MVR蒸发器4进行预浓缩，预浓缩的温度为500℃，压力为9.5MPa，预浓缩完成后再进入ED浓缩装置5进行ED离子膜浓缩。

(3)分盐：浓缩完成后进入双级纳滤设备6完成氯化钠和硫酸钠的分离，双级纳滤系统采用的纳滤膜为一价离子选择膜ACS-CIMS。

(4)结晶：分盐完成后通过氯化钠结晶器7和硫酸钠结晶器8分别制得氯化钠和硫酸钠，氯化钠结晶器7的结晶温度为10℃，结晶时间为2.0h，硫酸钠结晶器8的结晶温度为14℃，结晶时间为2.2h。

通过本实施例制得的氯化钠和硫酸钠回收率在80％以上，二者的纯度均能够达到99％以上，满足工业盐国家标准。

实施例2

本发明实施例提供一种利用高盐废水精制盐的工艺，如图1所示，该工艺采用的系统包括依次连接的软化澄清池1、臭氧生物碳滤池2、脱碳塔3、MVR蒸发器4、ED浓缩装置5、双级纳滤设备6，双级纳滤设备6连有氯化钠结晶器7和硫酸钠结晶器8。

该工艺具体包括如下步骤：

(1)预处理：高盐废水先进入软化澄清池1进行软化澄清，软化澄清的pH值控制在9.5，采用的软化澄清试剂为重量比1:1的氧化钙和偏铝酸钠，废水软化澄清后再进入臭氧生物碳滤池2进行臭氧催化氧化、生物降解和吸附、活性炭吸附，之后再进入脱碳塔3进行脱碳处理。

(2)浓缩：经过预处理后的废水首先进入MVR蒸发器4进行预浓缩，预浓缩的温度为550℃，压力为10.5MPa，预浓缩完成后再进入ED浓缩装置5进行ED离子膜浓缩。

(3)分盐：浓缩完成后进入双级纳滤设备6完成氯化钠和硫酸钠的分离，双级纳滤系统采用的纳滤膜为一价离子选择膜ACS-CIMS。

(4)结晶：分盐完成后通过氯化钠结晶器7和硫酸钠结晶器8分别制得氯化钠和硫酸钠，氯化钠结晶器7的结晶温度为18℃，结晶时间为1.2h，硫酸钠结晶器8的结晶温度为22℃，结晶时间为1.5h。

通过本实施例制得的氯化钠和硫酸钠回收率在80％以上，二者的纯度均能够达到99％以上，满足工业盐国家标准。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。